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2013년 7월 12일 금요일

우주 이야기 168 - 우주 저 멀리 푸른 행성 HD 189733 b



 흔히 지구를 푸른 행성이라고 부르지만 우주에 아름다운 파란 행성이 지구만 있지는 않을 것입니다. 태양계에서도 해왕성이나 천왕성 같은 경우 다소 파란 색 계통으로 보이죠. 그리고 지구에서 여우자리 (constellation of Vulpecula (the Fox)) 방면으로 약 63 광년 (63.4 ± 0.9) 떨어진 외계 행성 HD 189733 b (혹은 HD 189733 Ab) 역시 나사의 허블 우주 망원경 팀과 ESA 의 합동 연구에 의하면 파란 행성이라고 합니다. 하지만 지구와의 유사성은 색깔 뿐입니다.  일단 시원해 보이는 파란색 상상도와는 달리 이 행성은 극도로 뜨거워서 생명체가 존재할 것이라고는 상상하기 힘든 환경입니다. 



(관측 결과를 토대로 그린 HD 189733 b 의 상상도  This illustration shows HD 189733b, a huge gas giant that orbits very close to its host star HD 189733. The planet's atmosphere is scorching with a temperature of over 1000 degrees Celsius, and it rains glass, sideways, in howling 7000 kilometre-per-hour winds.  Credit : NASA, ESA, M. Kornmesser )


 HD 189733 은 쌍성계로 황색 왜성인 A 와 적색 왜성인 B 두개의 별로 구성되어 있습니다. 둘은 평균 216 AU 떨어진 궤도를 3200 년 주기로 돌고 있습니다. HD 189733 A 는 태양 질량의 82% 정도 되는 별이지만 밝기는 태양의 1/4 수준입니다. 밝기는 질량에 변화에 매우 크게 변하니까요. 


 이 별에 외계 행성이 하나 있다는 사실은 2005 년에 알려졌는데 공전 궤도는 모항성에서 불과 460 만 km 수준으로 (0.03 AU, 공전 주기는 2.2 일, 공전 속도는 152 km/s) 생명체 같은 게 있을 것으로 기대할 수 없는 행성이었습니다. 예상되는 표면 온도는 최고 섭씨 1000 도 에 달합니다. 여기에 질량은 목성보다 약간 무겁고 크기도 목성보다 약간 큰 것으로 보이는 뜨거운 목성형 가스 행성입니다. (질량은 목성의 1.162+0.058/-0.039 배, 지름은 1.138 ± 0.027 배 ) 뜨거운 온도로 인해 표면에는 시속 7000 km 수준의 강풍이 평상시에도 불고 있을 것으로 보입니다. 한마디로 섭시 1000 도의 바람이 시속 7000 km 로 몰아치는 극한적 환경입니다.   



 그러나 이것 외에도 외계 행성  HD 189733 b 는 관측의 용이성과 독특한 특징들로 인해서 주목을 받기 시작합니다. 무엇보다 구체적인 대기 스펙트럼을 분석할 수 있다는 점 때문에 주목을 받았는데 이로 인해 주요 저널들에 그 연구 성과들이 실리기 시작했습니다. 일단 분석된 스펙트럼과 물질 구성에 의하면 이 별을 맨눈으로 봤을 때 우리는 아주 짙은 파란색으로 인식할 것입니다. 


 물론 모항성에 가까워서 육안으로 보기는 쉽지 않을 수도 있지만 실제로 본다면 해왕성이나 천왕성, 지구보다 더 짙은 파란색의 행성일 것이라고 합니다. 진정한 의미의 순수한 짙은 파란색 행성인 셈입니다. 과학자들은 이를 deep blue dot (짙은 푸른 점이란 뜻으로 지구를 의미하는 희미한 푸른 점 faint blue dot 의 반대 의미) 이나 이국적인 푸른색 (Exotic Blue) 라고 표현했습니다.  





(지금까지 연구를 바탕으로 구성한 HD 189733 b 의 컬러. 아주 짙고 어두운 푸른색의 행성으로 판단되고 있음 This plot compares the colours of Solar System planets to the colour of the hot Jupiter HD 189733b. With the exception of Mars, the colours are primarily determined by the chemistry of the planets' atmospheres. Earth's blue atmosphere plus the blue tint of the oceans dominate our world's hue. HD 189733b's deep blue colour is produced by silicate droplets, which scatter blue light in the scorching atmosphere.  Credit : NASA, ESA, and A. Feild (STScI/AURA))




(새 연구 결과를 토대로 구성한 HD 189733b 의 모습 )   



(작년에 올라온 HD189733b 의 허블 캐스트) 


 또 한가지 특징은 모항성과의 가까운 거리로 인해 표면 온도가 매우 높고 모항성에서 플레어 (flare) 가 발생했을 때 이 행성의 대기가 더 부풀어 올라 주변으로 흩어지면서 대기를 잃게 된다는 점입니다. 현재 이 별의 연령은 6 억년 정도로 생각되는데 이것이 옳다면 HD 189733 b 는 시간이 지날 수록 작아지게 될 것입니다. (위의 영상 참조) 


(또 다른 개념도로 강력한 플레어나 코로나 물질 방출시 이 행성의 대기 물질을 사방으로 뿌리면서 잃게 된다는 것을 보여줌. 과거에 그린 그림으로 색상이 짙은 파란색이 아닌점을 주의  Credit : NASA's Goddard Space Flight Center)


 이 재미있는 특징을 가지고 있는 행성은 최근의 NASA/ESA 합동 연구에서 확실히 색깔이 짙고 어두운 푸른색이라는 연구 결과가 나왔습니다. (아래 링크 참조) 우리는 아직 외계 행성에 대해서 별로 아는 것이 없지만 아무튼 최근에 새로운 사실들을 점점 알아가고 있는 것도 사실입니다. 파란색 하면 연상되는 시원한 이미지 대신 이 행성은 뜨겁고 지옥같은 환경의 짙은 푸른색 행성이라고 할 수 있습니다. 


(덧붙여 이 외계 행성은 최초로 표면의 모습이 조사된 (mapping) 외계 행성이기도 합니다. 그것이 가능한 이유는 고온으로 인해 적외선 영역에서 온도 분포를 관측 가능했기 때문입니다. 스피처 우주 망원경 관측 결과는 모성쪽으로 향한 부분이 매우 뜨겁다는 것을 보여주고 있습니다. 이 행성의 표면 온도는 973 ± 33 K 에서 1,212 ± 11 K 정도로 분포하는 것 같습니다.   


 This is the first-ever map of the surface of an exoplanet, or a planet beyond our solar system. The map, which shows temperature variations across the cloudy tops of a gas giant called HD 189733b, is made from infrared data taken by NASA's Spitzer Space Telescope. Hotter temperatures are represented in brighter colors. Credit : NASA/JPL-Caltech/H. Knutson (Harvard-Smithsonian CfA))            


 참고 








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